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原文传递乘用车发电机电磁振动特性研究

论文题名：	乘用车发电机电磁振动特性研究
关键词：	车用发电机;电磁振动;爪极尺寸;定子铁芯冲片;有限元分析
摘要：	目前，乘用车用交流发电机的振动噪声问题逐渐成为各大厂商的研究重点。随着生产制造工艺的提高和降噪技术的发展，发电机的机械振动噪声和空气动力振动噪声得到较好的抑制，而电磁振动引起的电磁噪声便凸显出来。因此，车用发电机的电磁振动的研究对噪声控制具有重要意义。本文以典型的车用交流爪极发电机为研究对象，采用高效的有限元仿真分析和试验相结合的方法对发电机的电磁振动及影响因素进行了研究。　　针对某乘用车的“JFZ1741”发电机存在的振动噪声偏高问题，本文进行了发电机在热态负载和冷态空载工况下的升速振动噪声测试，试验结果显示电磁振动噪声在1500rpm-5000rpm明显突出，且36阶次振动噪声为该转速范围内的主要成分。选取升速试验时振动噪声峰值转速3000rpm进行了定速试验，测取了发电机振动噪声信号，便于和仿真的对比验证。　　本文基于三维建模软件CATIA和电磁仿真软件ANSOFT Maxwell相结合建立了发电机电磁仿真模型。文中在转子绕组中加入恒压激励，以定值电阻等效代替负载后搭建了定子外电路。网格剖分时通过分离定子齿端的控制措施，既保证了电磁力的准确性，也提高了求解效率。基于ANSOFT Maxwell计算了3000rpm时的磁场，并提取某单个定子齿的电磁力。电磁力结果具有良好周期性，频谱分析结果表明在12、24和36阶次出现明显峰值。　　定子建模时根据其结构特点进行等效处理，定子铁芯冲片式结构进行整体式简化建模，绕组按照实体轮廓进行等体积方式建模，模态试验和仿真结果的误差在7.1%以内，说明了定子模型的可靠性。在此基础上，建立整机模型，设置好各零部件间的接触，模态仿真结果与试验结果的基本接近，确保了电机结构动力学有限元分析的精度。　　在ANSYS Workbench中将电磁力以频谱的形式自动加载于定子齿上，进行了振动响应分析。提取定子外表面径向加速度仿真结果，与试验结果进行了对比，除去低频机械振动干扰外，二者在频谱上基本吻合，主峰值的36阶次振动幅值比较接近。基于此仿真体系，对影响电磁振动的气隙、倒角、爪极尺寸和偏心等因素进行了相关分析，得到了各因素对电磁振动的影响规律。　　本文以试验和有限元耦合仿真相联合的方法，建立了完整的车用发电机电磁振动分析流程体系。这为电机的电磁振动控制提供了参考，具有一定工程意义。
作者：	张浩
专业：	车辆工程
导师：	贺岩松;金岩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文